浅析汽轮机前汽封套圈松动变形损坏的原因
2019-02-25
孙丽花
一、1#、2#汽轮机停机原因及停机前机组主要参数运行情况
2014年6月17日下午17：29分，因1#炉大修，正常停运1#汽轮发电机组。1#汽轮机停机前数据记录如表1。
表1
6月22日上午10：44分，因2#炉省煤器漏，2#炉压火，正常停运2#汽轮发电机组。2#汽轮机停机前数据记录如表2。
表2
二、1#、2#汽轮机停机检修原因及返厂原因
6月22日下午15：30分，处理完2#炉缺陷后，决定启2#炉、2#汽轮机，16：20分启动盘车后，运行人员发现2#汽轮机内部有异音，厂部决定启动1#汽轮机，转2#汽轮机停机检修。
6月23日凌晨0：26分，1#汽轮机开机冲转。各技术参数如表3。
表3
在调整负荷仍然振动超标后，1#汽轮机打闸停机进行检修，解决振动问题。在检查了四个轴瓦，调整了对轮中心后，重新冲转，在冲转过程中，各轴瓦振动正常，但听到汽缸内有异音，决定对1#汽轮机进行揭缸检查。7月12日，1#汽轮机转子吊出来，发现前汽封汽封圈损坏3组，汽轮机转子的前汽封套圈损坏，7月13日返厂处理。
2#汽轮机在大修过程中，发现自动主汽门滤网损坏了四分之一，在清理喷嘴、蒸汽室、导汽管等相关部件后，7月11日，2#汽轮机扣缸，在启动盘车时发现转子仍有异常声音，重新揭缸检查。7月13日晚上，发现2#汽轮机转子的前汽封套圈松动，7月14日返厂处理。
三、1#、2#汽轮机事故原因分析
（一）汽轮机进汽温度、压力短时间内频繁交变
通过从6月15日～18日1#、2#汽轮机的进汽温度、进汽压力、进汽流量及相应负荷运行曲线中看出，1#、2#汽轮机的进汽温度、进汽压力、进汽流量及相应负荷曲线短时波动较大，尤其是6月15日波动尤为突出，主汽温度在10分钟突升101℃。
（二）汽轮机开机时间低于厂家规定时间
从1#、2#汽轮机机开机记录本可以看到，1#汽轮机从2012年9月13日至2013年5月4日4次冷态开机时间看到，从开自动主汽门冲车到3000转，Z长一次开机时间为51分钟，Z短一次开机时间为42分钟，另两次开机时间分别为49分钟和45分钟；2#汽轮机从2012年6月4日至2013年4月15日11次冷态开机时间看到，从开主汽门冲车到3000转，Z长一次开机时间为64分钟，Z短一次开机时间为41分钟。而厂家要求冷态开机时间是60分钟。
汽轮机启动过程中，各部件间的温差、热应力、热变形大。汽轮机多数事故是发生在启动时刻，由于不正确的暖机工况，值班人员的误操作以及设备本身某些结构存在缺陷都可能造成事故，即使在当时没有形成直接事故，但由此产生的后果还将在以后的生产中造成不良的影响。汽轮机运行的实践表明，汽缸、阀门外壳和管道出现裂纹、汽轮机转子和汽缸的弯曲、汽缸法兰结合面的翘曲、紧力装配元件的松弛、金属结构状态的变化、轴瓦磨损的增大、以及在投入运行初始阶段所暴露出来的其它异常情况，都是启动质量不高的直接后果。
汽轮机升速、带负荷阶段与汽轮机机械状态有关的主要变化有：
1、由于内部压力的作用，在管道、汽缸和阀门壳体产生应力。
2、在叶轮、轮鼓、动叶、轴套和其它转动部件上的离心应力。
3、在隔板、叶轮、静叶和动叶产生弯曲应力。
4、由于传递力矩给发电机转子，汽轮机轴上产生切向应力。
5、由于振动使汽轮机的动叶。转子和其它部件产生交变应力。
6、出现作用在推力轴承上的轴向推力。
7、各部件的温升引起的热膨胀，热变形及热应力。
（三）汽封供汽温度偏高
通过对现场了解，两台机组开机时的汽封温度为330℃左右，两台机组的前汽封套圈材质均为35号钢，当温度超过300～350℃时，在应力的长期作用下都有蠕变现象，且温度越高，应力越大，蠕变速度也越快。
（四）汽轮机前汽封套圈紧力不够，材质选用不当。
通过查找有关资料，国产中小型汽轮机前汽封体普遍出现松动的问题和对套装处过盈值偏小问题，例如，松木坪电厂两台分别由上海汽轮机厂和武汉汽轮机厂制造的N25-35型汽轮机，在投运后的次大修中，都发现前汽封体松动，其中1#机汽封体套装处过盈消失，出现约0.02mm的间隙；2#机汽封体松动更为严重，间隙达0.44～0.57mm。
四、采取的措施
1、规范操作，合理调整，杜绝各参数在启动、运行中出现频繁交变现象，严格按规程规定开、停机，增减负荷及调整各运行参数。
2、调整汽封温度，使汽封温度保持在200～250℃范围内。
3、改进现有运行操作方式，在机组启动前禁止向轴封送汽。
来源：《中国科技博览》
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